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海天背景下大型舰船红外成像仿真
| 论文题名： | 海天背景下大型舰船红外成像仿真 |
| 关键词： | 舰船目标探测;海天背景;粗糙海面;红外热成像;三维几何模型 |
| 摘要： | 众所周知，我国不仅是领土大国，也是海域大国，而确保海域安全更是国家政策之一。并且，一定背景条件下目标红外仿真对攻防两方都至关重要，对于攻方，研究目标红外热像，能够较好的识别和跟踪目标以便进行有效打击；而对于防守方，对目标红外特性进行研究，能够针对目标探测和制导的不同情况，采取有效地隐身措施。至此，关于海上舰船目标的红外仿真一直成为国内学者研究的重点。本文基于此现状，对处于背景条件下的目标红外仿真进行了尝试，实现了海天背景下大型舰船的红外成像相关研究，其主要工作分为以下三个部分： （1）粗糙海面与大型舰船相结合的三维几何模型建立 粗糙海面与大型舰船相结合的三维几何模型是研究海天背景下大型舰船的红外成像的基础，它是影响红外辐射模型中的发射率和反射率等参数的主要因素。但其三维几何模型由于复杂性和多变性直接使用画图软件却很难实现，而本文所应用的思想是：首先，基于应用广泛的Cox-Munk海谱模型，运用线性过滤法实现了粗糙海面几何模型的建立，并且此几何模型能够较好的反映风速和风向等主要因素对其产生的影响。同时，再使用Auto-CAD软件建立大型舰船三维几何模型，并对其周围建立了一定范围的海平面，然后再使用ANSYS有限元软件对加入海平面的大型舰船实行网格划分，进一步，运用已建立的粗糙海面再对海平面采用二维线性插值，从而得到粗糙海面与舰船相结合的三维几何模型。 （2）粗糙海面红外辐射模型建立 关于粗糙海面红外辐射模型的建立，主要就是实现相关红外辐射参数计算的过程。如果能够已知相应的发射率和反射率模型以及对海面作用的天空和太阳辐射等，就可以得出对应的粗糙海面微元的辐射强度，最后完成红外热成像。本文是在三维粗糙海面模型的基础上，基于Cox-Munk海谱模型，实现了粗糙海面发射率和反射率模型。同时，使用Modtran软件模拟了在不同探测角度下波段3～5μm和8～12μm的透过率以及在相同条件下的天空辐射和太阳辐射。 （3）海天背景下大型舰船红外热成像 本文是在具备大型舰船红外辐射模型基础上，完成了大型舰船所处的粗糙海面红外辐射模型。然后再运用网络裁剪法实现了在不同条件下海天背景舰船红外热成像，并且，分别分析天气环境、风速、喷水雾等对红外热成像造成的影响以及在不同探测距离和探测视角下的红外热成像，从而为红外热成像波段选择及隐身防护技术等奠定基础。 |
| 作者： | 张洪鑫 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 贺志宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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